Il nucleare è necessario alla transizione energetica

Elementi chiave da ricordare

• Riteniamo che l’energia nucleare sia la soluzione ideale per la transizione energetica, poiché offre una fonte sicura, affidabile, efficiente ed ecologica per accrescere la penetrazione delle rinnovabili.
• Nonostante le errate convinzioni sui suoi rischi l’abbiano resa controversa, un maggiore sostegno fiscale e la comprensione dei suoi benefici stanno contribuendo a creare le premesse per un suo maggior utilizzo.
• A nostro avviso, le ultime innovazioni nella progettazione e nella gestione dell’energia nucleare, come i piccoli reattori modulari (SMR), stanno creando interessanti opportunità di investimento a lungo termine.

Il nucleare rende le rinnovabili una soluzione sostenibile

Le economie globali si avviano verso una transizione energetica secolare che abbandona le fonti di energia derivanti dal carbonio, ma le fonti rinnovabili come l’eolico e il solare non sono sufficienti a soddisfare la domanda mondiale di energia. Riteniamo che l’energia nucleare, una soluzione energetica ad alta densità con caratteristiche di emissioni di carbonio nettamente superiori, possa svolgere un ruolo critico di supporto nella transizione.

Nonostante i loro benefici ambientali, le fonti di energia rinnovabili presentano dei limiti dovuti all’intermittenza e alla mancanza di uno stoccaggio sufficiente dell’energia. Inevitabilmente, in alcuni giorni il vento non soffierà o le nuvole non riusciranno a far arrivare la luce solare ai pannelli solari, rendendo le rinnovabili meno affidabili delle fonti di energia che cercano di sostituire. Una fonte energetica efficiente deve garantire la copertura continuativa del fabbisogno di base, ma anche soddisfare picchi occasionali di domanda. Sebbene i progressi nella tecnologia delle batterie abbiano aiutato le fonti rinnovabili a ridurre il divario tra la loro intermittenza e il fabbisogno persistente di energia, ma anche le batterie più avanzate non hanno una capacità sufficiente per far fronte alle impennate della domanda dovute a effetti meteorologici avversi come la tempesta invernale Uri, che ha travolto il Texas nel 2021.

Il nucleare, viceversa, offre una fonte di approvvigionamento energetico di base sicura, affidabile, efficiente e rispettosa dell’ambiente, che può fungere da soluzione ideale per contribuire a colmare il vuoto creato da una maggiore penetrazione delle fonti rinnovabili. Le centrali nucleari funzionano efficacemente 24 ore su 24 con tassi di utilizzo molto elevati e sono progettate per richiedere solo un rifornimento di carburante in genere ogni 18-24 mesi, superando l’utilizzo della capacità dei generatori a carbone o a gas naturale, che richiedono rifornimenti e manutenzione più frequenti. Ad esempio, tra il 2013 e il 2022 un’azienda elettrica statunitense, che è il più grande operatore di energia nucleare degli Stati Uniti, è riuscita a far funzionare la sua flotta nucleare per oltre il 94% del tempo¹ superando i tassi di utilizzo medi dei generatori a gas naturale, carbone, eolico e solare rispettivamente del 55%, 54%, 37% e 27%.² Questa capacità di fornire una produzione di energia stabile e di alta qualità rende il nucleare la fonte energetica più affidabile e sicura per contribuire a risolvere l’incostanza della produzione di energia da fonti rinnovabili e a soddisfare la crescita della domanda di energia.

Anche le centrali nucleari rappresentano una potenziale soluzione ai problemi di stoccaggio dell’energia. Gli investimenti nella tecnologia di produzione dell’idrogeno consentirebbero agli operatori di reindirizzare il processo di fissione durante i picchi di produzione delle rinnovabili (ad esempio, una giornata di sole) per creare idrogeno facile da immagazzinare, una fonte di combustibile densa e priva di carbonio. Ne deriva una serie di nuove opportunità, tra cui l’utilizzo dell’idrogeno come combustibile flessibile per i periodi di maggiore richiesta di energia, per le attività industriali e per i trasporti a lungo raggio, dove le batterie dei veicoli elettrici non sono sufficienti. Infatti, nel novembre 2022, una società aerospaziale britannica ha annunciato di aver testato con successo il primo motore a reazione alimentato a idrogeno. Ciò dimostra il potenziale dell’idrogeno come fonte di combustibile, ma evidenzia anche la nenessità di produrlo in quantità significative per consentirne l’adozione su larga scala, e il nucleare ha tutte le carte in regola per farlo al meglio. 

La capacità del nucleare di azzerare le emissioni di carbonio è ben nota (anche se non adeguatamente valutata), mentre la sua bassa impronta di carbonio iniziale è fortemente sottovalutata. Le fonti energetiche rinnovabili producono energia priva di emissioni di carbonio, ma le risorse necessarie per la loro realizzazione non sono prive di intensità di carbonio. Ogni turbina eolica o pannello solare richiede un’immensa quantità di metallo, cemento e altre risorse che comportano l’emissione di carbonio, creando di fatto un debito di carbonio da ripagare. Al contrario, le emissioni prodotte durante il ciclo di vita del nucleare sono estremamente contenute in rapporto all’energia prodotta, il che comporta un periodo di ammortamento del debito di carbonio sostanzialmente più breve (Figura 1). 

Superare le convinzioni errate più diffuse

Nonostante i suoi vantaggi, l’energia nucleare rimane controversa. Disastri storici come Chernobyl, Three Mile Island e Fukushima sono ben presenti nei ricordi dei politici e degli investitori, ma i costi umani reali appaiono modesti rispetto al tributo storico di vittime dell’estrazione e della raffinazione delle fonti tradizionali di combustibili fossili. Secondo un rapporto delle Nazioni Unite del 2008, né la fusione dell’impianto di Three Mile Island né quella di Fukushima hanno provocato morti dirette, mentre il bilancio totale del disastro di Chernobyl (compresi i primi soccorritori e gli addetti alla pulizia nelle settimane successive a causa dell’esposizione alle radiazioni) ammonta a 30 persone.³ Escludendo il disastro di Chernobyl, le vittime totali del nucleare a livello globale tra il 1945 e il 2007 sono 32, di cui 24 legate a programmi militari di armamento nucleare piuttosto che alla produzione di energia per usi civili. Per contro, il Dipartimento del Lavoro e il Dipartimento dei Trasporti statunitensi hanno rilevato un totale di 37 incidenti mortali legati alle miniere e 11 agli oleodotti nei soli Stati Uniti nel 2021.⁴ La sicurezza del nucleare diventa ancora più evidente se si includono le stime dei decessi dovuti agli effetti dell’inquinamento atmosferico generato dalle fonti energetiche, a ulteriore conferma che il nucleare è uno dei metodi più sicuri per la produzione di energia (Figura 2). 

Inoltre, gli operatori e gli ingegneri hanno imparato da queste situazioni, hanno riadattato gli impianti attuali e progettato quelli futuri per tener conto di questi scenari estremi. Ad esempio, l’incapacità dell’impianto di Fukushima di mantenere l’energia elettrica a causa delle inondazioni e l’incapacità di valutare il livello del refrigerante nel reattore hanno causato l’accumulo di calore e di pressione e il loro rilascio nell’ambiente. In risposta, la Nuclear Regulatory Commission statunitense ha imposto agli impianti con reattori simili l’installazione di nuovi sistemi di ventilazione temprati in grado di rilasciare il calore e la pressione prima che raggiungano livelli critici, nonché l’obbligo di sistemi elettrici secondari e indipendenti per gli strumenti di monitoraggio del livello del refrigerante, per garantire la continuità del monitoraggio anche durante un’emergenza.

Un’altra obiezione concerne le scorie radioattive prodotte dalla fissione nucleare. In realtà, le scorie sono state stoccate in sicurezza negli impianti nucleari, senza problemi, per decenni. Infatti, in oltre 70 anni dall’entrata in funzione del primo impianto nucleare statunitense, il totale dei rifiuti radioattivi generati da tutti gli impianti nucleari americani ammonta a circa 90.000 tonnellate. Se assemblate e impilate insieme, tutte le scorie nucleari degli Stati Uniti potrebbero essere interrate a una profondità inferiore a 10 metri sotto un campo da calcio,⁵ o occupare lo spazio di un solo ipermercato Walmart.⁶

Le sfide principali poste dall’energia nucleare sono lo sforamento dei costi e dei tempi di realizzo. Per esempio la centrale Vogtle, attualmente in costruzione in Georgia, finirà probabilmente per costare più di due volte la stima iniziale di 14 miliardi di dollari, con una data di completamento ancora incerta. Tali sfide sono le dirette responsabili del fallimento di un’azienda statunitense di tecnologia nucleare e hanno creato ulteriore resistenza agli investimenti in nuovi impianti nucleari (Figura 3).

La legislazione facilita gli investimenti e l’innovazione

Nonostante questi elementi sfavorevoli, rimaniamo ottimisti sulle prospettive a lungo termine del nucleare. Anzitutto, l’Inflation Reduction Act (IRA) contiene diverse disposizioni che contribuiscono ad accrescere la competitività dell’energia nucleare, a incentivare gli investimenti in nuovi impianti e a potenziare e mantenere gli impianti esistenti per farli funzionare al massimo dell’efficienza nei prossimi decenni. Ad esempio, i nuovi crediti d’imposta sulla produzione dell’IRA riconoscono fino a 15 dollari di sovvenzioni al megawattora (MWh) fino al 2032, per aiutare le centrali nucleari esistenti e obsolete a rimanere competitive rispetto ad altri generatori di elettricità tecnologicamente più avanzati. Inoltre, il disegno di legge offre un credito d’imposta pari al 30% del costo del capitale per la costruzione di nuovi impianti nucleari, al fine di a incentivare le nuove infrastrutture nucleari. Vista l’età media della flotta nucleare statunitense - superiore ai 40 anni - questi sussidi dell’IRA intendono consolidare ed espandere la penetrazione del nucleare nel mix energetico degli Stati Uniti.

L’IRA contiene anche una serie di generosi crediti d’imposta, neutrali dal punto di vista tecnologico, che possono contribuire a convogliare maggiori investimenti, ricerca e sviluppo verso il rinnovamento dell’energia nucleare, come ad esempio progetti di reattori avanzati nuovi, più sicuri e più efficienti. Un esempio è il reattore veloce raffreddato a sodio, che sostituisce il tradizionale refrigerante ad acqua con il sodio metallico liquido, consentendo al refrigerante di operare a temperature e pressioni più elevate. Ciò contribuisce a migliorare la capacità del sistema di continuare a funzionare anche in circostanze più avverse e aumenta la sicurezza complessiva del sistema. Recentemente sono state introdotte anche innovazioni nei progetti di reattori “veloci”, che eliminano la necessità di rallentare i neutroni per provocare una reazione di fissione, consentendo ai reattori veloci di riciclare e utilizzare il combustibile “esaurito” degli attuali reattori nucleari per ridurre la quantità complessiva di scorie nucleari prodotte. Tali sussidi ad ampio raggio per abbattere le emissioni di anidride carbonica consentono agli operatori di investire in questi nuovi reattori avanzati fino a 25 dollari per MWh fino al 2032 o fino a quando le emissioni di anidride carbonica derivanti dalla produzione di energia elettrica non saranno diminuite del 75% rispetto ai livelli del 2022.

Gli SMR offrono immense possibilità

Uno degli sviluppi più interessanti nel campo dell’energia nucleare è la progettazione di piccoli reattori modulari (SMR). Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, la centrale nucleare americana media ha una capacità di generazione di circa 1.000 MW a reattore e richiede un chilometro quadrato per funzionare. Gli SMR, che sono progettati per generare solo 300 MW, consentono tuttavia un ingombro fisico molto minore che li rende ideali nelle aree dove reattori più grandi non sono sostenibili. Le dimensioni ridotte degli SMR ne consentono la produzione in fabbrica e il trasporto all’impianto con un assemblaggio minimo in loco, permettendo agli sviluppatori di sfruttare le economie di scala nell’assemblaggio e nella progettazione. Inoltre, il design modulare degli SMR crea ulteriore flessibilità, consentendo agli operatori di aggiungere diversi moduli di reattori a un sito esistente con relativa facilità e rapidità in caso di aumento del fabbisogno energetico o di picchi di domanda. Pur essendo ancora in fase di sviluppo, l’Agenzia internazionale per l’energia atomica ha già ricevuto oltre 70 progetti per i piccoli reattori modulari, a evidenziarne le immense possibilità, fra i quali impianti adatti ai centri urbani, strutture sotterranee più protette dal terrorismo e persino proposte per potenziali fonti di energia e propulsione per i voli spaziali. Inoltre, poiché l’inflazione e i conflitti geopolitici fanno aumentare i prezzi dell’energia tradizionale (Figura 4), l’energia economica, affidabile e flessibile generata dagli SMR è particolarmente adatta ai Paesi poveri di risorse, dove la possibilità di carenze energetiche supera i rischi. 

Trovare opportunità di investimento nel settore nucleare

Le opportunità di investimento in società di energia nucleare sono meno numerose rispetto ad altri fornitori di energia; è tuttavia possibile investirvi direttamente attraverso società elettriche che operano nel settore nucleare. Queste società hanno importanti attività nucleari in tutti gli Stati Uniti e, in quanto operatori nucleari esperti e consolidati, saranno probabilmente i principali beneficiari dell’aumento delle sovvenzioni, degli investimenti e dell’innovazione nel settore dell’energia nucleare nei prossimi decenni.

Un altro modo interessante per detenere un’esposizione all’energia nucleare consiste nel guardare alle aziende che si occupano di progettazione, costruzione e manutenzione di reattori nucleari. Ad esempio, un’azienda statunitense del settore aerospaziale e della difesa ha prodotto oltre 400 reattori nucleari negli oltre 60 anni di sviluppo della tecnologia nucleare, specializzandosi nei sistemi di propulsione nucleare per i sottomarini e le portaerei della Marina statunitense. Oltre a vantare prestazioni sicure e affidabili nel tempo, grazie all’esperienza maturata l’azienda ha saputo espandersi in servizi quali la ristrutturazione e l’ispezione degli impianti e l’ingegneria speciale, e sta persino collaborando con la NASA a un prototipo di reattore ad alta efficienza per la propulsione delle future missioni su Marte. Man mano che la necessità dell’energia nucleare verrà compresa meglio, gli innovatori e gli esperti di supporto alle infrastrutture del settore privato saranno chiamati a contribuire per facilitarne una maggiore integrazione.

Conclusioni

Segnando un cambiamento epocale rispetto a pochi anni fa, oggi i politici e gli investitori stanno prendendo atto dei vantaggi dell’energia nucleare e dedicano maggiori ricerche e risorse al suo sviluppo come soluzione sostenibile. Riteniamo che una maggiore integrazione delle fonti rinnovabili nel mix energetico globale richieda il tipo di energia forte, stabile e pulita che solo il nucleare può fornire, rendendolo la base ottimale per la transizione energetica.